基于二酮基吡咯并吡咯的π-共轭分子的有机太阳能电池给体材料的设计与理论研究

摘要：

本文设计了系列基于二酮基吡咯并吡咯(DPP)的有机小分子太阳能电池(OSCs)给体材料.设计的分子结构中,2个DPP分子片段作为2个端基通过不同的芳香杂环π-桥相连接.利用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法研究了所设计化合物的电子和光学性质.研究结果表明,在分子中引入不同的π-桥可以有效调节设计分子的前线分子轨道能量、能隙和吸收光谱,但是对几何结构影响很小.所设计化合物1-8均在近红外光谱区具有强吸收和窄能隙,这有利于提高有机太阳能电池的短路电流和光吸收效率.前线分子轨道分析发现,化合物1-8具有较低的最高占据轨道能级,可提高有机太阳能电池的开路电压.化合物1-3,5和7的前线分子轨道能级与典型富勒烯受体材料相匹配,可选用PCBM,bisPCBM和PC71BM作为受体材料;而化合物4,6和8则应考虑选用其他的太阳能电池受体材料.结果表明,所设计的分子可作为性能优良的OSCs给体材料,为开发和利用太阳能电池给体材料提供理论依据.

关键词：二酮基吡咯并吡咯、有机太阳能电池、前线分子轨道、吸收光谱

所属期刊栏目：39

分类号：O641(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：内蒙古自治区高等学校科学研究项目NJZY20196

在线出版日期：2023-03-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：68-77